Antes de la década de 1980, había poca interacción entre los dos campos de la neurociencia y la psicología cognitiva. A finales de la década de 1970, George A. Miller y Michael Gazzaniga acuñaron el término "neurociencia cognitiva" en el asiento trasero de un taxi. La neurociencia cognitiva comenzó a utilizar métodos de investigación de psicología experimental, neuropsicología y neurociencia para sentar las bases de la ciencia cognitiva. A finales del siglo XX, la nueva ciencia y tecnología se convirtió en un importante método de investigación en la neurociencia cognitiva. Estas técnicas generalmente incluyen estimulación magnética transcraneal (EMT), resonancia magnética funcional (fMRI), electroencefalografía (EEG) y magnetoencefalografía (MEG). A veces se utilizan otras técnicas de imágenes cerebrales, como la tomografía por emisión de positrones (PET) y la tomografía computarizada de fotón único (SPECT). La grabación de una sola unidad utilizada en animales también es una tecnología importante. Otras tecnologías incluyen microneurografía, electromiografía facial (EMG) y seguimiento ocular. La neurociencia integradora intenta integrar resultados de investigación de diferentes campos y diferentes escalas (como la biología, la psicología, la anatomía y la experiencia clínica) en un modelo descriptivo unificado.